Бесствольный травматический пистолет Оса ПБ-4 был разработан НИИ Прикладной Химии (г.Сергиев Посад) в середине 1990х годов как гражданское оружие самообороны. Главным конструктором нового комплекса оружия стал Г.А.Бидеев. При разработке комплекса ставилась задача создать эффективное оружие самообороны, не входящее в противоречие с существующими требованиями законодательства. Для обеспечения необходимого уровня эффективности в первую очередь было необходимо разработать новый боеприпас. В качестве механизмов воздействия на цель были выбраны травматическое воздействие массивной и сравнительно крупнокалиберной резиновой пули, а также свето-звуковое шоковое воздействие, вызывающее дезориентацию нападающего в пространстве на некоторое время (НИИ ПХ является основным разработчиком свето-звуковых "несмертельных" боеприпасов для отечественных правоохранительных органов).
Для исключения возможности использования в новом оружии самообороны боевых патронов, а также максимального затруднения самостоятельного переснаряжения патронов пользователями была выбрана схема "патрон-ствол" с электрическим воспламенением. При такой схеме патрон имеет толстостенную гильзу значительной длины, при этом пуля полностью утоплена в гильзе. При выстреле передняя часть гильзы служит коротким стволом, обеспечивающим разгон и направление пули, а патронник оружия лишь удерживает патрон в нужном положении; ствола как элемента оружия Оса не имеет, откуда и проистекает классификация "бесствольное оружие самообороны". Для обеспечения необходимой баллистики, а также для затруднения переснаряжения патронов они имеют необычную конструкцию - внутрь собственно гильзы вставлен алюминиевый стаканчик, в котором располагаются пороховой заряд и электрический капсюль. В переднюю часть стаканчика входит хвостовая часть пули, и дульная часть стаканчика обжимается. Такое решение повышает давление форсирования при выстреле, а также затрудняет извлечение пули без выстрела. Дополнительно конструкция патрона конструкции НИИПХ предусматривает разрушение электрического капсюля при попытке извлечь пулю из гильзы без выстрела.

Первоначально появившиеся в 1997 году патроны для оружия самообороны ПБ-4 Оса снаряжались резиновой пулей со стальным сердечником (необходимым для увеличения массы пули и ее обнаружения рентгеновским аппаратом в случае проникающих ранений), имевшей массу около 8 грамм и дульную энергию 110-120 Джоулей. В 2001 году энергетические характеристики патронов для ПБ-4 были снижены до уровня 80-85 Джоулей, с увеличением массы пули до 11.6 грамм; таковыми эти характеристики остаются и поныне. Помимо патронов с резиновой пулей для бесствольного травматического пистолета Оса ПБ-4 в НИИПХ были разработаны свето-звуковые патроны, воздействующие на нападающих яркой вспышкой и оглушительным грохотом выстрела. Кроме того, для ПБ-4 выпускаются сигнальные патроны для подачи световых сигналов красного, желтого либо зеленого огня, и осветительные патроны.

Сами травматические пистолеты ПБ-4 прошли целых четыре серьезных модификации, или поколения. Пистолеты первого поколения Оса ПБ-4 имели механический селектор стволов и питание цепи воспламенения патронов от магнитно-импульсного генератора (МИГ). Появившиеся в 2000 году травматические пистолеты Оса ПБ-4М получили "умную" электронную схему выбора стреляющего ствола. В этой схеме используется свойство электрического капсюля патрона 18х45 пропускать слабый электрический ток когда патрон готов к выстрелу, и не пропускать ток вообще после того, как патрон выстрелил (в капсюле перегорает нихромовая проволочка-воспламенитель). При нажатии на спусковой крючок электронная схема за очень короткий промежуток времени малым током проверяет исправность капсюля первого по порядку стрельбы патрона, и если он исправен, производит выстрел, подав на капсюль полный ток. Если первый патрон уже выстрелен или отсутствует в патроннике, схема автоматически опрашивает второй патронник. Если второй патронник тоже не готов, опрашивается третий, а если нужно - и четвертый патронник. таким образом, в случае осечки (неисправности. отсутствия) одного патрона пистолет сам выстрелит следующим исправным патроном без необходимости повторного нажатия на спуск. Задержка на опрос патронов является исключительно короткой и стрелком при выстреле не наблюдается, даже если стреляет четвертый по порядку ствол. Эта схема была сохранена и в последующих поколениях оружия самообороны - травматических пистолетов Оса ПБ-4. Внешне травматический пистолет ПБ-4М отличается от ПБ-4 отсутствием окна механического индикатора стреляющего патрона на левой стороне рукоятки. Третье поколение бесствольного оружия самообороны "Оса", появившееся в 2003 году, представляют пистолеты Оса ПБ-4-1. Они получили рукоятку улучшенной формы, боле удобную в удержании, но наиболее важными изменениями стали введение лазерного целеуказателя (он расположен в рукоятке оружия, луч проходит по каналу в центре блока патронников) и замены магнитно-импульсного спускового генератора на литиевую батарейку, обеспечивающую питание как спусковой схеме, так и лазеру. На текущий день наиболее современными представителями данного типа оружия самообороны являются травматические пистолеты 4го поколения Оса ПБ-4-1 МЛ (появились в 2005 году), в которых питание лазера и спускового механизма разделено - лазерный целеуказатель по прежнему запитывается от батарейки, тогда как спусковой механизм запитывается от магнитно-импульсного спускового генератора.

Помимо указанных выше модификаций оружия самообороны - бесствольного травматического пистолета "Оса", разработанных специально как гражданское оружие самообороны, в НИИ ПХ были разработаны и специальные модификации пистолета ПБ-4 для правоохранительных служб и вооруженных сил. Это "военный" бесствольный травматический пистолет ПБ-4В (вариант ПБ-4М, отличающийся прицельными приспособлениями и антабкой для пистолетного ремня; принят на вооружение в 2002 году под индексом ГРАУ 6П56) под обычные, "гражданские" патроны 18х45 и "полицейский" бесствольный пистолет ПБ-4-2 под удлиненные и усиленные патроны 18.5х70 с дульной энергией пули около 100 Джоулей. В гражданский оборот эти образцы не поступают.